JPS5815460B2 - 酸化亜鉛の透光性焼結体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化亜鉛の透光性焼結体の製造法に関する。

従来、水熱合成により育成された即ち水を含む密閉耐圧
反応器内を高圧に保ち、反応器内部に温度差を作り、低
温部に酸化亜鉛の種結晶体を、高温部に酸化亜鉛を配置
して、種結晶体表面に酸化亜鉛を析出、育成させること
によって得られた酸化亜鉛単結晶体は、透光性を有する
ことは知られている。

しかしながら、この方法はその製法が面倒であるばかり
でなく、大型のものは得られない欠点がある。

また、ブラックス法で単結晶の酸化亜鉛を育成する方法
も知られているが、この方法も小さな結晶体が得られる
のみで大型の結晶体を得ることができない。

他方、酸化亜鉛の焼結体は従来から知られている。

その製造法としては、（１）酸化亜鉛を焼結温度をあげ
て拡散速度を速めたり、或いは減圧下で焼結したりして
、気孔のない焼結体を製造する方法。

（２）、不純物を加えて液相焼結させる方法。

（３）外因的に不純物を固溶させて焼結性を高めて焼結
させる方法の多くの方法が知られている。

しかしながら、これらの方法では、未だに透光性の焼成
体を得ることはできなかった。

本発明は酸化亜鉛の単結晶体によることなく、酸化亜鉛
の焼結によって透光性の優れたものを得ようとするもの
である。

本発明者らは透光性の優れた酸化亜鉛焼結体を得べく研
究の結果、さきに、有機酸亜鉛、炭酸亜鉛又は水酸化亜
鉛又はそれらの混合物を加熱分解して酸化亜鉛となし、
この酸化亜鉛粉末を６５０〜１０００℃の温度で、３０
０ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力の下で加圧焼結するときは、
透光性の焼結体が得られることが分った。

この時においては、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、塩化亜鉛の無
機酸亜鉛を原料とし、これを加熱分解して酸化亜鉛とし
たものは、６５０−１０００℃の温度で圧力を加えても
透光性の焼結体を得られなかった。

しかしながら、更に研究を続けた結果、前記のような無
機酸亜鉛を原料として加熱分解して得た酸化亜鉛も圧力
を更に昇げて１０００ｋｇ／ｃｍ２以上好ましくは１１
０ｏｋｙ／ａｍ２以上にすると、容易に透光性の焼結体
が得られることが分った。

本発明は硫酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛から選ばれた１
種または２種の無機酸塩を１ｏｏｏ℃以下、好ましくは
５００℃以下の温度で、空気中或は減圧もしくは窒素雰
囲気中で分解して酸化亜鉛とする。

得られた酸化亜鉛の粉末を６５０〜１０００℃の温度の
下で１０００ｋｇ／ｃｍ２以上で加圧すると透光性の酸
化亜鉛の焼結体が得られる。

温度が６５０℃より低いと焼結体が得られず、１０００
℃を超えると焼結体と金型とが反応を起したり、或は焼
結体の粒成長が大叡くなり焼結体かわれ易くなり、また
焼結後、焼結体を金型から取出すことが困難となる。

圧力が１０００ｋｇ／ｃｍ２より低いと透光性が得られ
ない。

最高圧は金型が耐えるまで使用し得られる。

前記酸化亜鉛粉末に５重量％以下のアルカリ金属を混合
すると、加圧の圧力を８００ｋｇ／ｃｍ２程度に低下し
５００℃程度まで温度も低下し得られる。

アルカリ金属の混合量が５重量％を超えると、粒成長が
促進され、また孤立気泡を残す原因となり透光性を悪化
する。

アルカリ金属の混合は、水溶性のアルカリ金属塩、例え
ばＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３、ＲｂＮＯ３、Ｃ
８ＮＯ３等を水に溶解し、これを酸化亜鉛粉末に混合し
て乾燥し、該乾燥物をホットプレスの試料とする。

また、酸化亜鉛粉末が凝集したり、或は集合状態が不均
一な場合は透光性に影響を与える。

このような場合には、水、又はアルコール類、アセトン
等の有機溶媒を加えて十分混練することによってこれを
防止することができる。

加圧焼結の装置の一例を第１図に示す。

第１図は該装置の切断側面図で、１はＡｌ２Ｏ３多結晶
体製金型、２はＡ１□０３多結晶体製抑圧板、３は型は
ずれをよくするためのＡｌ２Ｏ３またはＢＮ粉末４は白
金板、５は酸化亜鉛粉末、６は押圧棒を示す。

なお、金型の材質はＡｌ２Ｏ３に限らず高圧に耐えるサ
ーメットなどでもよい。

また、２のＡｌ２Ｏ３押圧板は必ずしも必要はない。

室温で所定の圧力を加えた後、電気炉に入れ、１０℃／
ｍｉｎ以下の昇温速度で所定温度まで昇温する。

所定温度で所定時間保持した後、放冷し、焼結試料を取
り出すことによって得られる。

前記昇温速度を余り早くすると温度勾配が大きくなり、
熱ひずみのために金型が破損する。

実施例 １ 塩化亜鉛を空気中で７００〜７５０℃の温度で加熱して
酸化亜鉛を得た。

これを粉砕して０．３μｍ以下の粉末とした。

該酸化亜鉛粉末を第１図に示す装置を使用して次の２種
類の条件下で加圧焼結した。

（１）１３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力、８００℃の温度で
２時間焼結した。

（２）１２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力、８０Ｏ〜８５０℃
で１０時間〜２０時間焼結した。

いずれも優れた透光性を有する焼結体が得られた。

実施例 ２ 硫酸亜鉛を空気中で７５０〜８００℃の温度で加熱して
酸化亜鉛を得た。

これを粉砕して０．３μｍ以下の粉末とし、実施例１と
同様にして下記条件で加圧焼成した。

（１）１３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力、８００℃の温度で
３時間焼結した。

（２）１２５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力、８００℃の温度で
５時間〜１０時間焼結した。

いずれも優れた透光性を有する焼結体が得られた。

実施例 ３ 実施例１と同じ酸化亜鉛粉末に硝酸リチウム水溶液を加
えて攪拌温容し、乾燥してリチウムとして１重量％含む
酸化亜鉛と硝酸リチウムの混合物を得たλこれを実施例
１と同様にして１２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力、８０６℃
で２時間加圧焼成した。

透光性の焼結体が得られた。

リチウムの外、他のアルカリ金属を使用した場合もほぼ
同様な結果が得られた。

実施例 ４ 実施例２と同じ酸化亜鉛粉末に実施例３と同様な方法で
処理して酸化亜鉛と硝酸リチウムの混合物を得た。

これを実施例２と同様にして１２５０ｋｇ／Ｃｍ２の圧
力、８００℃の温度で３時間加圧焼成した。

透光性の焼結体が得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明における加圧焼結装置の一実施態様装置の
切断側面図である。 １：Ａｌ２Ｏ３多結晶体製金型、２：Ａｌ２Ｏ３多結晶
体製押圧板、３：Ａｌ２Ｏ３又はＢＮ粉末、４：白金板
、５二酸化亜鉛粉末、６：押圧棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硫酸亜鉛、硝酸亜鉛及び塩化亜鉛から選ばれた１種
   または２種以上の無機酸塩を加熱分解して酸化亜鉛とな
   し、該酸化亜鉛粉末を６５０〜１０００℃の温度の下で
   １０００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で加圧焼結することを
   特徴とする酸化亜鉛の透光性焼結体の製造法。 、２ 硫酸亜鉛、硝酸亜鉛及び塩化亜鉛から選ばれた１
   種または２種以上の無機酸塩を加熱分解して酸化亜鉛と
   なし、一酸化亜鉛の粉末に５重量％以下のアルカリ金属
   な゛混合したものを、５００〜１０００℃の温度の下で
   、８００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で加圧焼結することを
   特徴とする酸化亜鉛の透光性焼結体の製造法。